CN103344499B - 客机机身压力及气密试验设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种客机机身压力及气密试验设备，其特征在于，包括实现客机机身进气和排气的供气单元以及用于控制供气单元的控制单元，所述控制单元和供气单元分别设置于不同的柜体中并彼此电气连接，其中，所述控制单元包括工控机和人机交互界面，允许人工或自动实现试验设备的控制，所述供气单元设有紧急泄压排气回路，其中设有提供多余度安全性能的部件。本发明的试验设备在满足试验要求的情况下能够最大限度的缩小设备体积，移动方便。多余度的安全设计保证试验设备的稳定运行。此外，整个试验可以计算机控制也可以人工控制，使试验设备的控制更人性化，操作更稳定，有效的提高了试验效率，节省操作人员。

Description

客机机身压力及气密试验设备

技术领域

本发明涉及航空领域，尤其涉及一种主要用于客机结构总装完成后的压力试验及泄漏量检测的客机机身压力及气密试验设备。

背景技术

客机机身压力及气密试验是飞机各部段对接完成后，对飞机气密舱部分的结构进行强度及密封性考核，是对飞机结构总装完成后的一个重要考核环节。现有的试验设备体积较为庞大，飞机需要在结构总装完成后单独拖出厂房才能进行相关试验，受天气影响较大，且工作环境恶劣；此外，现有设备为全手动控制，无法实现自动控制及计算机控制。

检验座舱气密性一般有两种方法：流量法和压降法。我国大型客机和支线客机的压力及气密试验主要使用的是流量法，国外相关设备主要针对空客等公司飞机的压降法试验要求来进行设计，无法满足我国客机试验要求。

由于国内没有可以使用的试验设备，亟需根据我国大型客机和支线客机的压力及气密试验流量法试验要求以及现代化试验设备体积小、便于移动、操作方便、安全可靠等要求完成试验设备原理和方案设计、元器件选型、以及管路布局。

发明内容

因此，本发明目的在于设计一种体积小、便于移动、安全可靠并能够满足国内大型客机项目及支线客机机身压力及气密试验要求的试验设备。

为实现上述目的，本发明提供一种客机机身压力及气密试验设备，其包括实现客机机身进气和排气的供气单元以及用于控制供气单元的控制单元，根据本发明，有利地将所述控制单元和供气单元分别设置于不同的柜体中并彼此电气连接，采用这种分体式设计，能够最大限度地缩小设备体积，尤其是采用紧凑式的管路布局缩小供气单元的体积以便于移动。此外，根据本发明，所述控制单元包括工控机和人机交互界面，允许人工或自动实现试验设备的控制，所述供气单元设有紧急泄压排气回路，其中设有提供多余度安全性能的部件。

进一步地，所述控制单元可包括工控机、显示屏、计量显示器件、手动控制开关和报警指示灯。其中，所述计量显示器件包括多个压力显示仪、压力升降速率表、流量显示仪、泄压开关显示仪以及多个温度显示仪。

进一步地，所述供气单元主要包括沿进气方向设置的进气阀、减压阀、流量计、调节阀、蝶阀和相应的管道。可选地，所述调节阀包括并联的大调节阀和小调节阀，用于根据不同需要调节进入机身的气体进而调节机身压力的大小。

根据一种优选实施方式，所述多余度安全设计能够以这样的方式来实现，即所述供气单元的紧急泄压排气回路由多个并联的电磁阀构成，从而代替原有设备的水柱式保护装置。当试验压力达到任一电磁阀的设置压力时便可立即打开电磁阀进行泄压，使试验更安全。

有利地，所述流量计为热式流量计，以此代替原有设备的孔板式流量计，使该试验设备的计量更精确，精度更高。

有利地，所述控制单元采用PLC系统，利用Labwindows软件编写控制操作程序来实现对该试验设备的试验过程的自动化控制，同时兼顾人工操作的可能性，使得本发明的试验设备具有很强的可扩展性。

根据本发明的客机机身压力及气密试验设备能够实现以下优点中的一个或多个：

首先，在满足试验要求的情况下能够最大限度的缩小设备体积，使试验设备移动方便。

其次，多余度的安全设计保证试验设备的稳定运行。

此外，整个试验可以计算机控制也可以人工控制，使试验设备的控制更人性化，操作更稳定，有效的提高了试验效率，节省操作人员。

附图说明

本发明的更多特征及优点将通过下面结合附图对具体实施方式的进一步详细说明来更好地理解。附图中：

图1为根据本发明优选实施方式的客机机身压力及气密试验设备的原理图；

图2为根据本发明试验设备的控制单元的控制显示面板的示例性布置示意图；

图3为根据本发明试验设备的控制单元的控制操作面板的示例性布置示意图；

图4为根据本发明试验设备的供气单元的管道和导线连接布局示意图。

具体实施方式

下面具体描述根据本发明的客机机身压力及气密试验设备。图1示出了这种试验设备的一种实施例的原理图，其中供气单元的进气和排气回路以实线标示，控制单元的控制回路由虚线标示。然而本领域技术人员应能意识到的是，在不偏离本发明的范围的前提下，可以基于该原理图利用其他实施例，也可以进行结构性或逻辑性的修改，示例的原理图及以下描述本发明所结合的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。

首先参见图2至图4，根据本发明，用于客机机身压力及气密试验的试验设备有利地采用分体式设计以方便移动，包括控制单元100和供气单元200。在具体实施中，控制单元100和供气单元200分别设置在不同的柜体中并构造成例如控制柜和供气柜，两者之间可采用多芯导线连接，以实现远程控制，其中控制柜上设有与工控机和供气单元电气连接的控制面板，如图2和图3所示。控制面板主要由四类器件构成：显示屏、计量显示器件、手动开关和报警指示灯。计量显示器件包括各种LED和压力表，用于显示空气温度、环境温度、气密舱内压力、升降速率和流量。手动开关包括手动回路充气调节开关、手动正常泄压调节开关、手动紧急泄压开关等，分别实现充气和泄压等压力或流量的调节功能，并控制各个阀门的开关。报警指示灯通过传感器检测机身压力及进气量，在达到设定警报值时发出警报。

图2示出了控制单元的控制显示面板101的示例性布置示意图，图3则示出了控制操作面板102的示例性布置示意图。在控制显示面板101上可根据需要设置有显示屏2、多个压力显示仪3、压力升降速率表4、流量显示仪5、泄压开关显示仪6以及多个温度显示仪7，其中压力显示仪3可分别包括气源压力显示仪3a、供气压力显示仪3b和机身压力显示仪3c，温度显示仪7可分别包括环境温度显示仪7a、气体温度显示仪7b和机身温度显示仪7c。控制操作面板102上可设置有多个电气或信号接口8、多个手动控制开关9和报警指示灯10，还可在空余位置提供系统原理图11，供操作人员在实际操作时能够根据系统原理图11来手动操作控制单元。为便于操作，还可设置操作键盘20。

如图1所示，供气单元200可包括沿进气方向设置的进气阀201、减压阀202、流量计203、大调节阀204a和小调节阀204b、蝶阀和相应的管道。在供气柜上可设置连接进气源、机身及排气管路的管道接口，如图4所示，包括进气源接口12、机身进气接口13、机身排气管接口14、第一外排气管接口15和第二外排气管接口16，同时，还设置有与控制单元相连的多个信号接口18。为了便于检测元器件以及将进气管路中可能残留的水排出，还可设置检测口17和排水阀开关19，这些将在下面的描述中更为清楚。

根据本发明的供气单元200尤其有利地在排气回路中设有提供多余度安全性能的部件，在该实施方式中为并联的三个电磁阀207a、207b、207c(参见图1)。然而可以理解的是，多于或少于三个的电磁阀也是可能的。控制操作面板102上的手动控制开关9中可分别对应各个电磁阀设有相应的泄压开关以及泄压总开关，例如泄压总开关9a、电磁阀泄压开关9b、9c、9d。手动打开泄压总开关9a或分别打开电磁阀泄压开关9b、9c、9d可同时将三只泄压电磁阀打开或分别将泄压电磁阀打开。压力开关的开启压力可通过泄压压力调节仪设定，达到设定压力时，三个电磁阀自动开启。

应当理解的是，附图中示出的各个部件、接口以及对应的布局设置并非用于限定本发明，基于本发明的构思可以有多种变化，这些变化应包含在本发明的范围内。此外，从上面的描述可以看出，本发明通过将控制单元和供气单元分体设计，可大大减小整个试验设备的尺寸，例如，控制柜尺寸为730×1130×1280mm，供气柜尺寸为960×1300×1700mm。此外，图4中还示出了供气柜底部的脚轮，同样可以在控制柜底部也设置脚轮，以便于移动。

下面结合图1的原理图来对本发明的客机机身压力及气密试验设备进一步描述。来自进气源的气体通进气源接口12经由进气阀201进入，气源压力显示仪3a显示气源进气的压力；减压阀202控制进入飞机机身的其他压力，将进气压力减小至合适的压力，并通过供气压力显示仪3b显示，气体温度显示仪7b显示此时气体的温度；流量显示仪5显示通过流量计203测得的将会进入飞机机身的进气量；并联设计的大、小调节阀204a、204b则控制飞机进气速率并可控制进入机身的气体压力，例如用以实现一定时间内的保压来进行强度测试，之后经由出气蝶阀205通过机身进气接口13对机身充气。在飞机机身充满气体并稳定于某个稳定压力(工程文件规定的压力值)时检测飞机的泄漏量，此时进气量即为飞机的泄漏量。机身压力显示仪3c、环境温度显示仪7a、机身温度显示仪7c以及压力升降速率表4同步显示机身上检测的各项数据，并经由工控机1进行控制调节。

当试验完毕正常泄压时，通过泄压蝶阀206从第一外排气管接口15进行排气。当机身压力超出预定压力需要紧急泄压排气时，则需要经由机身排气管接口14来利用并联设计的三个电磁阀207a、207b、207c从第二外排气管接口16进行排气。在机身压力达到任意一个电磁阀207a、207b、207c设定的压力时电磁阀便可立即打开紧急泄压。电磁阀也可以借助控制操作面板102上的手动开关9b、9c、9d由人工打开，当电磁阀失灵时还可以打开第一外排气管接口15上的泄压蝶阀206泄压，确保了试验的安全性。

考虑到使用过程中对管路中各部件的日常检修，还可设计检测口17和相应的检测阀，这样就能够利用在线检测仪表进行在线检验而无需拆装部件。此外，也可设计一些旁通阀或隔断阀，甚至排空放水阀及相应的排水阀开关19来实现管路中特定的功能，例如排出气源中可能存在的水，以确保试验的准确性。

根据本发明的试验设备中采用PLC系统来实现设备的自动化控制。在使用过程中可以使用面板手动控制、计算机手动控制和计算机自动控制。面板手动控制是操作人员根据控制原理图操作控制操作面板上的元器件开关和旋钮，根据试验要求对比压力表、流量计等显示读数开关元器件及调节元器件开口度。计算机控制是通过LabWindows编写的操作程序对设备进行控制，它分手动和自动控制。计算机手动控制是操作人员根据计算机程序界面，利用鼠标来开关界面上显示的各个阀门，并通过键盘或鼠标控制调节阀的开口量实现对飞机充气量的控制；计算机自动控制是操作人员选择试验类型和充气压力，由计算机自动完成整个试验充气加压和保压的试验要求。

通过采用根据本发明的试验设备，可以按试验要求对客机气密舱进行充气从而提升气密舱压力以实现对飞机气密舱的充压，设备对飞机气密舱的充压范围为0-65PSI之间的任意压力值，充压精度可达到+0.1/0PSI。设备能控制对客机气密舱的充气速率，并能读出飞机气密舱的升压速度、即时压力及温度值和进气量大小，方便实用且安全可靠。

本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，应当理解的是，上述实施方式存在许多修改方式，这些方式对相关领域技术人员来说是很明显的。这些修改/变型落入本发明的相关领域中，也应当包括在所附的权利要求的范围中。

Claims (8)

1.客机机身压力及气密试验设备，其特征在于，包括实现客机机身进气和排气的供气单元(200)以及用于控制供气单元(200)的控制单元(100)，所述控制单元(100)和供气单元(200)分别设置于不同的柜体中并彼此电气连接，其中，所述控制单元(100)包括工控机和人机交互界面，允许人工或自动实现试验设备的控制，所述供气单元(200)设有紧急泄压排气回路，所述紧急泄压排气回路中设有提供多余度安全性能的部件。

2.根据权利要求1所述的客机机身压力及气密试验设备，其特征在于，所述控制单元(100)包括工控机(1)、显示屏(2)、计量显示器件、手动控制开关(9)和报警指示灯(10)。

3.根据权利要求2所述的客机机身压力及气密试验设备，其特征在于，所述计量显示器件包括多个压力显示仪(3)、压力升降速率表(4)、流量显示仪(5)、泄压开关显示仪(6)以及多个温度显示仪(7)。

4.根据权利要求1所述的客机机身压力及气密试验设备，其特征在于，所述供气单元(200)主要包括沿进气方向设置的进气阀(201)、减压阀(202)、流量计(203)、调节阀(204a、204b)、蝶阀(205，206)和相应的管道。

5.根据权利要求4所述的客机机身压力及气密试验设备，其特征在于，所述供气单元(200)的紧急泄压排气回路由多个并联的电磁阀(207a、207b、207c)构成。

6.根据权利要求4所述的客机机身压力及气密试验设备，其特征在于，所述流量计(203)为热式流量计。

7.根据权利要求4所述的客机机身压力及气密试验设备，其特征在于，所述调节阀(204a、204b)包括并联的大调节阀(204a)和小调节阀(204b)。

8.根据权利要求2所述的客机机身压力及气密试验设备，其特征在于，所述控制单元采用PLC系统，利用LabWindows软件编写控制操作程序。